一种宽带功分器的设计
宽带功分器设计
功分器设计步骤： 1、选好基片： FR-4，介电常数4.6，厚度0.8mm, 铜箔厚0.018mm
2、建立电路模型
90
0
2’、设计向导建立电路模型
仿真计算
m2 freq=1.800GHz dB(S(1,1))=-21.023
0 -10
dB(S(3,1)) dB(S(2,1)) dB(S(1,1))
4、印制板设计
5、测试和调试
1、注意正确装配； 2、重点调试输入输出端口的驻波； 3、注意适当改变输入输出端口的阻抗。
6、分析总结
1、设计结果与测试结果的差异； 2、分析主要原因；
3、提出改进意见。
3、功分器的应用： 相控阵雷达中、中继通信、信号检测等
4、功分器的基本要求
1）频率不变，按一定比例进行功率分配；
2）各输出端口要相互隔离； 3）各输入输出端口要完全匹配。
两等分功分器
单节两等分功分器
Z 50 Z1 2 Z 0
RAB 100
功分器技术指标
1、工作频率：1.5~2.5GHz 2、插损 ≤ 1 dB 3、隔离度≥ 20dB 4、幅度不平度≤ 1dB 5、相位不平度≤3° 6、输入输出驻波 ≤ 1.5 7、接头:SMA-50-K
m1 freq=2.000GHz dB(S(2,1))=-3.056 m1 m3 freq=2.200GHz dB(S(1,1))=-20.490 m3 m2
-20 -30 -40 -50 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
freq, GHz
优化仿真
3、电磁场仿真
题目二、宽带功分器设计
1、功分器：将某一输入功率按一定比例 分配到各支路中的微波器件。
1-3ghz超宽带一分四威尔金森功分器设计的
1-3ghz超宽带一分四威尔金森功分器设计的英文版Design of a 1-3 GHz Ultra-Wideband 1-to-4 Wilkinson Power DividerIn the realm of microwave and millimeter-wave systems, the Wilkinson power divider is a crucial component that enables the efficient distribution of power among multiple ports. This article presents the design of a 1-to-4 Wilkinson power divider operating within the ultra-wideband frequency range of 1-3 GHz.Design Considerations:Bandwidth: The design must exhibit a wideband performance, covering frequencies from 1 GHz to 3 GHz.Isolation: High isolation between output ports is essential to minimize cross-talk and maximize power transfer efficiency.Insertion Loss: Minimizing insertion loss is crucial to maintain high power handling capability.Matching: Good impedance matching is necessary to avoid reflections and maximize power transfer.Design Approach:The Wilkinson power divider is based on the concept of quarter-wavelength transformers, which are used to match impedances and provide isolation between ports. The design involves careful consideration of the transformer's impedance, physical dimensions, and material selection.The transformer's impedance is chosen to match the characteristic impedance of the transmission line, ensuring maximum power transfer. The physical dimensions of the transformer are optimized for the desired frequency range, ensuring broadband performance. The selection of high-quality microwave materials, such as low-loss dielectrics and conductors, is essential to minimize insertion loss and maximize power handling.Results:The designed 1-to-4 Wilkinson power divider exhibits excellent performance within the 1-3 GHz frequency range. It demonstrates high isolation between output ports, low insertion loss, and good impedance matching. This design is suitable for use in microwave and millimeter-wave systems requiring efficient power distribution over a wideband frequency range.中文版1-3 GHz超宽带一分四威尔金森功分器设计在微波和毫米波系统中，威尔金森功分器是一个关键组件，它能够将功率有效地分配给多个端口。
一种宽带一分三Wilkinson功分器设计
设计应用技术ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２３．０５．０１４一种宽带一分三Wilkinson功分器设计樊帆，申靖轩，戴剑（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北石家庄050051）摘要：针对传统一分三Wilkinson功分器带宽较窄、占用面积较大的问题，基于70 μm GaAs工艺，研制了一种混合π型等效电路和微带线结构宽带一分三Wilkinson功分器。
该功分器的工作频率范围为5～18 GHz，电路尺寸为2 mm×1.3 mm，输入、输出端口的回波损耗均大于20 dB，插入损耗小于6.7 dB，隔离度大于20 dB，幅度不平衡度在±0.5 dB以内，相位不平衡度在±4°以内。
经仿真验证，该功分器性能指标优异，能被很好地应用在射频系统中。
关键词：一分三功分器；宽带Wilkinson功分器；π型等效电路A Wideband One Minute Three Wilkinson Power Divider DesignFAN Fan, SHEN Jingxuan, DAI Jian(The 13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Shijiazhuang 050051, China)Abstract: In order to solve the problem of narrow bandwidth and large occupation area of traditional one-minute three-Wilkinson power divider, a hybrid π-type equivalent circuit and wideband one-minute three-Wilkinson power divider with microstrip line structure are developed based on 70μm GaAs process. The frequency range of the power divider is 5 to 18 GHz, the circuit size is 2 mm×1.3 mm, the return loss of the input and output ports is greater than 20 dB, the insertion loss is less than 6.7 dB, the isolation degree is greater than 20 dB, the amplitude unbalance is within ±0.5 dB, the phase unbalance is within ±4°. The simulation results show that the power divider has excellent performance and can be used well in radio frequency system.Keywords: one minute three power divider; wideband Wilkinson power divider; π-type equivalent circuit0 引 言功率分配器可以将输入信号的功率分配为多个信号输出，或者将多个射频信号功率进行合成，在射频系统中的应用十分广泛，常见于相控阵雷达和天线等设备中[1-4]。
带状线宽带Wilkinson一分四功分器的设计
Ｗ ｌｎ ｎ ｏｅＤｖ ｅ Ｊ．Ｅ ＥＴａｓ ｆｎｏ ｉｏ ａ ｈｏ ｉ ｉｏ ｗｒ ｉｄｒ ］ＩＥ ｒ ａｉ ｓ Ｍｃ ｗｖ Ｔｅ－ ｋ ｓ Ｐ ｉ ［ ｎ ｃｏ ｎ ｒ ｅ
ｒ ｎ ｅｈ ｉｕｓ２ ０ ，４（ ） ２ ８— ８ ． ｙａ ｄＴｃ ｎｑ ｅ，０ ６ ５ １ ：７ ２４
２ ２ 电路 的设计 ．
图 ３ 功分器实物
表 １ 功分器测试结果
本文设计的一分 四功分器要求能将输入功率四
测试指标 传输损耗
总 口驻波
测试结果
等分输出并且传输损耗尽可能小 ， 各输 出口间具有
较高隔离度， 同时各端 口须匹配至 ５１， ０ 其拓扑结构 １
如图 ２ 所示 ， 其基本结构单元为三个二等分 Ｗｉ ｉ ｌｎ ｋ． Ｓｌ Ｏ 功分器 ， ｉ 由于单节阻抗变换器 的工作带宽为窄
［ ］韩淑萍 ， ２ 李铭祥． 高隔离度 一分三功 分器的设 计［ ］ 上 海大学 Ｊ． 学报 ： 自然科学版 ， ０ （ ）５ ９ ５ ０ ２ ４６ ： —６． ０ ５ ［ ］Ｓ ｓ ｈ ， ｉ ｐ ｕ ， ａｄ ｄ ， ． ｕｌ ａｄ Ｂ ｈ ｅ ３ ｒａ ｉ Ｖｍｎｈ ｎ Ｂ ｎ ｕｅ Ｋ ｃａ Ａ Ｄ ａ ｂｎ ｄ ｒ ｉｔｔ Ｓ Ｓ ｊ ｔ １ ３ Ｔ ｅ
２ １ 牟第 ０ ０ １ １期
中图分类号 ：Ｎ ２ Ｔ ６６ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０９— ５２【０ １ １ ０ １ ０ １０ ２ ５ ２ １ ）０— ２４— ２
带状 线 宽 带 Ｗｉ ｉｓｎ一分 四功 分 器 的设计 ｌ ｎｏ ｋ
赵 超
（ 南京信息工程大学 电子与信息工 程学 院， 南京 ２０４ ） １０４
［］清华大学《 １ 微带 电路＞ 编写组． 微带电路 ［ ］ 北京 ： 民邮电出 Ｍ． 人
基于脊波导到同轴变换的宽带功分器设计
基于脊波导到同轴变换的宽带功分器设计介绍了一种宽带单脊波导功分器的设计方法，在实现脊波导到同轴变换的同时实现等功率分配。
设计基于脊波导到同轴变换，采用两级阻抗变换很好地改善了阻抗匹配，提高了传输特性。
仿真结果显示，单脊波导功分器在8.1GHz～13.6GHz频带范围内输入端口回波损耗小于-20dB，插入损耗小于-3.08dB。
标签：单脊波导；波导同轴变换；阻抗变换1 引言波导同轴变换器是各种雷达系统、精确制导系统和微波测试系统中的重要无源连接器件[1]，在微波系统中有着非常广泛的应用。
为了适应宽带应用的需求，宽带波导同轴变换也被广泛研究[2-3]。
相对于矩形波导来说，脊波导有着更宽的工作频带，适用于各种宽带系统中，因此宽带波导同轴变换通常在脊波导的基础上开展设计。
本文基于脊波导到同轴变换，设计了一种宽带单脊波导功分器，能在实现脊波导到同轴变换的同时实现等功率分配，采用两级阻抗变换技术对阻抗匹配进行了优化设计。
2 设计仿真设计选用24JD7500标准单脊波导，同轴部分为50Ω特性阻抗的SMA型同轴接头。
单脊波导功分器整体结构如图1所示，其中A为单脊波导，B为SMA 同轴接头，C为两级阻抗变换中的同轴阻抗变换部分，D为两级阻抗变换中的脊波导阻抗变换部分，E为与波导的脊相连接的同轴部分内导体。
而且SMA同轴接头为单脊波导功分器的输入端口1，单脊波导两个端面作为功分器的输出端口2和3。
结构模型中同轴部分内导体外的介质材料选用聚四氟乙烯。
同轴阻抗变换部分、脊波导阻抗变換部分的初始长度取四分之一波长，以此为基础仿真优化。
图2给出了功分器同轴输入端口1回波损耗的仿真结果，图中曲线从上到下依次为没有加载阻抗变换、仅加载脊波导一级阻抗变换、仅加载同轴一级阻抗变换和加载两级阻抗变换的回波损耗。
可见在8.1～13.6GHz频带内，两级阻抗变换后的回波损耗小于-20dB；而且在8.6～13.0GHz频带内，回波损耗小于-26dB，输入端口可获得良好的阻抗匹配。
阶梯阻抗变换宽带功分器设计 - - EEFOCUS
(6-b)
Amplitude (dB)
-10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45
1 2 3 4 5 6
S12 S13 S23
(6-c) (6-d)
7
8
9
10
Frequency (GHz)
A = tg 2θ k1 + tg 2θ k 2
B=
tg 2θ k1 =
图5
输入输出端口耦合参数以及输出端口 之间的隔离度曲线
π wq
tg 2θ k 2 =
8 −1 (3 − 2) cos 2 θ1
R为终端阻抗， 根据奇偶模分析法， 功分器中R 一般取值为2。 Tn 是n阶第一类多项式，其中
ε
式的 Tn (
2
r
=
( R − 1) 2 1 2 4 R Tn (1/ µ0 )
（3）
由上面公式，得出各节阻抗线的归一化阻抗值 为1.116， 1.296， 1.544， 1.793。 再根据微带线准TEM [4] 模综合方法 得出各节阻抗线宽度分别为0.56mm， 0.75mm，1.02mm，1.30mm，1/4波长阻抗线的长度 为11.1mm。
结论本文给出了采用契比雪夫原型的多级阻抗级联的宽带功分器的设计方法并给出了阻抗变换节数的计算公式最后对工程中常用28ghz的功分器进行仿真和加工测试结果表明能够很好的满足工程要求可以为工程上设计宽带功率分配器提供选择
阶梯阻抗变换宽带功分器设计
李庭 孙永志 王伟光
（南京电子设备研究所，南京 210007） 摘 要：本文介绍了采用 λ / 4 阶梯阻抗变换实现宽带功分器方法，在此基础上得出了四级阻抗变换器级联的各段阻抗的计 算公式。设计了 2-8GHz 一分二功率分配器，仿真结果和测试结果都能很好的满足设计要求。 关键词：阶梯阻抗，宽带功分器
一种超宽带功分器的设计
SOFTWARE 软 件2021第42卷 第2期2021年Vol. 42, No.21 原理分析目前的宽带功分器通常采用微带线结构和带状线结构，带状线结构的功分器损耗小，各路信号的一致性好和可靠性高，但是对设计、加工精度和装配精度都有较微带线结构进行设计。
图1 Wilkinson 功分器Fig.1 Wilkinson power divider微带功分器的具体结构形式很多，功分器常用的电路形式主要有三种：Ratrace 型、Vranchline 型和Wilkinson 型，常使用的是Wilkinson 功分器，它是在简单功分器的基础上，其输出端口增加隔离电阻R，变成有耗的三端口网络，从而实现各端口间的匹配以及作者简介：杨晶晶（1986—），女，江苏海门人，硕士，工程师，研究方向：微波电路设计。
一种超宽带功分器的设计杨晶晶 雒寒冰 张红英 沈晓唯 沈亚飞设计研究与应用杨晶晶 雒寒冰 张红英等：一种超宽带功分器的设计输出端口间的隔离，进而改善功分器的性能[3]。
基本的微带Wilkinson功分器的示意图见图1。
由图1所示，输入与输出微带线的特征阻抗是系统阻抗Z0，输入信号从端口1进入，各路分支线的长度均为λ/4，两路信号所经过的电长度是相等的，所以到达端口2和3的输出信号是同电位的，因此，通过隔离电阻的电流为0，隔离电阻上无功率损耗。
当某输出端口如端口3失配时，会有反射波折回：一路经过隔离电阻到达端口2；一路沿分支线到达端口1后再反射回来，沿另一分支线到达端口2。
适当选择电阻以及焊接位置可以使两路信号的相位相差180度，幅度相等，方向相反，相互抵消，从而使输出端口实现隔离[4]。
在二功分器中隔离电阻阻值为2Z0。
Wilkinson功分器具有良好的幅度相位特性而且设计简便，是微波电路设计中常用的部件。
然而单级Wilkinson功分器的带宽较窄，为实现宽频带需求，可使用用多级功分器进行级联，其工作原理与多级阻抗变换类似[5]。
一种宽带功分器的设计
一种宽带功分器的设计作者：王建朝来源：《电子技术与软件工程》2016年第04期摘要本文介绍了功分器的原理，用软件MWOffice对4～5GHz的两路功分器进行设计和仿真，并对实际产品进行测试，符合设计指标。
【关键词】功分器宽频带 MWOffice 微带线1 引言在微波电路中，功率分配器是将输入信号功率分成相等或不等的几路功率输出的一种多端口无源网络，进行功率分配或功率合成，如图1所示，微带线的功率分配器实现简单，在实际工程应用中会得到广泛的应用。
本文设计了一种4～5GHz的两路功分器，并用微波仿真软件MWOffice进行设计仿真。
2 原理和仿真图2是微带三端口功分器原理图。
信号由①端口（所接传输线的特性阻抗为Z0）输入，分别经过特性阻抗为Z02、Z03的两段微带线从②和③端口输出，负载电阻分别为R2及R3。
两段端传输线在中心频率时电长度均为θ=π/2，它们之间没有耦合。
功分器应满足下列条件：（1）②端口和③端口的输出功率比可为任意指定值；（2）①端口无反射；（3）②端口和③端口的输出电压等幅同相。
由这些条件可确定Z02、Z03及R2、R3。
由于②端口、③端口的输出功率与输出电压的关系分别为P2=U22/2R2，P3=U32/2R3，如由条件（1）要求输出功率比为P2/P3=1/k2则U22/2R2k2=U32/2R3按条件（3），由上式可得R2=k2R3。
若取R2=kZ0，则R3=Z0/k。
由条件（2），即①端口无反射，所以要求由Zin2与Zin3并联而成的总输入阻抗等于Z0。
由于在中心频率θ=π/2，Zin2=Z022/R2，Zin3=Z032/R3为纯电阻，则Y0=1/Z0=R2/Z022+R3/Z032如以输入电阻表示功率比，则P2/P3=Zin3/Zin2=R2/Z022.Z032/R3=1/k2由以上二式可解得Z02=Z0（k（1+k2））½，Z03=Z0（（1+k2）/k3）½由于U2与U3等幅，同相，在②端口和③端口间跨接一只电阻r，并不影响功分器的性能。
4路宽带Wilkinson功分器设计
4路宽带Wilkinson功分器设计作者：孙利民潘成胜韩华珍来源：《数码设计》2017年第04期摘要：针对雷达和中继通信系统对宽带多路功分器的需求，本文在理论分析的基础上，利用ADS2016软件设计了一款应用于L波段的1分4路Wilkinson宽带功分器。
仿真和测试结果表明，该功分器具有隔离度大于20 dB，插入损耗小于6.2 dB，驻波比小于1.2的优良性能，为L波段功率放大器的大功率合成奠定了良好的设计基础。
关键词：功分器；宽带；Wilkinson；微波中图分类号：TN626 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2017）04-0011-04Design of Four Ways Broadband Wilkinson Power DividerSUN Limin1*， PAN Chengsheng2， HAN Huazhen1（1. Electronic information engineering college， Sichuan Institute of Industrial Technology，Sichuan Deyang， 621000， China； 2. Microwave Department Sichuan Jiuzhou Electric Group Co.，Ltd.， Sichuan Mianyang， 621000， China）Abstract：In view of the demand of radar and relay communication system for broadband Power Divider of multi-path， a four ways broadband power divider covering L-band has been designed by ADS2016 software based on the theoretical analysis. Simulation and test results show that the power divider has excellent performance with isolation degree of more than 20 dB， insertion loss of less than 0.2 dB and standing wave ratio of less than 1.2. The power divider provides a good design basis for high-power synthesis of L-band power amplifiers.Key words：Power Divider；wide Band；Wilkinson；microwave引用：孙利民，潘成胜，韩华珍. 4路宽带Wilkinson功分器设计[J]. 数码设计， 2017， 6（4）： 11-14.Cite：SUN Limin， PAN Chengsheng， HAN Huazhen. Design of Four Ways Broadband Wilkinson Power Divider[J]. Peak Data Science， 2017， 6（4）： 11-14.引言功分器是一种将一路输入信号分成功率相等的两路或多路输出信号的器件，也可反过来将多路信号功率合成一路输出，因此常称为分配＼合成器。
宽带一分三功分器的设计
W1=6.13 mm W=8.31 mm
W2=8.31 mm L=37.5 mm
R
R7
R=210 Ohm
S S TE P
S tep15 S ubst="S S ub1"
W1=8.31 mm W2=9.47 mm
S LIN
TL23
S ubst="S S ub1" W=9.47 mm
RL=50 mm R9
（2）
Γn
=
Z n +1 Z n +1
− Zn + Zn
（3）
由（1）式可以确定 Γn ，然后利用（2）
式展开切比雪夫多项式TN (secθm cosθ ) ，并令
（1）（2）两式中同样的 cos(N − 2n)θ 项相等，就可
以根据式（3）计算出各节的特征阻抗[3]。对于一分
·1001·
三的威尔金森功分器而言，各枝节阻抗需要匹配 150Ω的负载到 50Ω的传输线。由上式可以计算出五 节切比雪夫变换器由 150Ω到 50Ω的阻抗分别为 125.37Ω，105.49Ω，82.44Ω，64.42Ω，54.21Ω。
S LIN
S S TE P
S LIN
S S TE P
SLIN TL10
S tep3
TL12
S tep5
TSLu7bst=WS"Su=bS0su.t6b=81"S"mSmub1WS"u1b=s0t.=6"8S
S ub1" mm
S ubst="S S ubS1"ubst="S S ub1" W=1.71 mm W1=1.71 mm
一种基于铁氧体的低频超宽带功分器设计
一种基于铁氧体的低频超宽带功分器设计史道玲;水炜【摘要】超宽带技术因其低截获率、高传输速率而被广泛应用于微波系统中,该技术的迅速发展使得低插损、高隔离的功分器需求量不断增加,其设计难度也在不断提升。
针对此问题,选择铁氧体磁环作为射频宽带器件制作了一种低频超宽带大功率一分二功分器。
实物测试结果表明,该功分器在10KHz~15MHz的整个频率区间内驻波比小于1.18,隔离度大于20dB,损耗为0.2dB。
该设计具有设计成本低、频率低、超带宽、可靠性高、性能良好等优点,可以较好地应用于超宽带通信系统中,尤其是短波通信系统。
【期刊名称】《太原学院学报：自然科学版》【年(卷),期】2019(037)001【总页数】4页(P66-69)【关键词】传输线变压器;铁氧体;功分器;无源【作者】史道玲;水炜【作者单位】[1]安徽新华学院,安徽合肥230088;[2]安徽网极信息科技有限公司,安徽合肥230088【正文语种】中文【中图分类】TN7130 引言作为一种新型的无线通信技术,超宽带技术(Ultra Wide Band,简称UWB)以其截获率低、隐蔽性高、复杂度低、传输速率高和制作成本低等优良性能,被广泛应用于通信、雷达和精确定位等微波系统中。
由于UWB技术对频带的要求较高,所以设计和制作射频宽带器件便成为当下的研究重点和热点。
功率分配器也称功分器,属于无源微波器件,是一种将输入功率按需均分为若干份,并传送给不同覆盖区使用的微波系统中的重要组成部件之一,在相控阵雷达和大功率器件等微波射频电路中有着广泛的应用。
功分器常见结构可分为微带线和腔体导波两大种。
微带功分器是通过几条微带线和若干电阻组成的系统实现阻抗变换,制作简单,但带宽较小;腔体功分器是通过一条直径由粗到细呈多个阶梯递减的铜杆构成,并实现阻抗的变换,插损小、平衡度好,但制作复杂且隔离度差。
微波功分器的主要技术指标包括分配损耗、插入损耗、隔离度、输入输出驻波比、功率容限、频率范围和带内平坦度等,指标值的大小将直接影响整个微波系统的性能。
一种宽频带3dB微带功分器的设计
［３］ ＤｖｉｄＭ．Ｐｏｚａｒ．张 肇 仪 ，周 乐 柱 等 译 ．微 波 工 程 ［Ｍ］． 北 京 ： 电 子 工 业 出 版 社 ， ２００６．
［４］ 清 华 大 学 微 带 电 路 编 写 组 ．微 带 电 路 ［Ｍ］． 北 京 ： 人 民 邮 电 出 版 社 ， １ ９ ７ ５ ．
参考文献
［１］ 雷 振 亚．射频／微波电路导论［Ｍ］．西安： 西 安 电 子 科 技 大 学 出 版 社 ，２００５．
功 分 器 便 可 以 完 成 。该 功 分 器 的 结 构 如 图 ２ 所示，其中Ｚ０是输入和输出端口传输线之 间 分 支 线 特 性 阻 抗 ， Ｚ １、Ｚ２为 各 段 分 支 线 的 特 性 阻 抗 ，Ｒ１、Ｒ２为 隔 离 电 阻 的 阻 值 。根 据 功 分 器 的 阻 抗 变 换 公 式 ，得 到 Ｚ０＝５０Ω ， Ｚ１＝８１．９９Ω ，Ｚ２＝６０． ９８５Ω ，Ｒ１＝２４１Ω ， Ｒ２＝９８Ω 。各 支 线 的 长 度 Ｌ１、Ｌ２设 为 中 心 频
和其他的微带电路元件一样，功率分 配 器 也 有 一 定 的 频 率 特 性 。当 频 带 边 缘 频 率 之 比 ｆ１／ｆ２＝１．４４时 ，输 入 驻 波 比 （ＶＳＷＲ） ＜１．２２，两 端 口 隔 离 度 大 于 ２０ｄＢ。但 是 当 ｆ１／ ｆ２＝２时 ，输 入 驻 波 比 （ＶＳＷＲ）下 降 到 １．４２， 两 端 口 隔 离 度 只 有 １４．７ｄＢ。威 尔 金 森 功 分 器的狭窄带宽限制了其在宽带系统中的应 用 。为 了 进 一 步 加 宽 工 作 带 宽，可 以 用 多 节 的 宽 频 带 功 率 分 配 器 ，即 增 加 λ ｇ／４线 段 和 相应的隔离电阻Ｒ的数目。
图 １ Ｎ 节二等分功分器电路
图 ２ ２ 节威尔金森功分器结构
LTCC宽带功分器的小型化设计
LTCC宽带功分器的小型化设计发布时间：2021-03-25T05:20:18.700Z 来源：《现代电信科技》2020年第16期作者：郑琨程凯[导读] 本文根据λ/4传输线的等效电路原理，提出一种有效的小型化宽带Wilkinson功分器的设计方法。
（南京电子器件研究所江苏南京 210016）摘要：本文根据λ/4传输线的等效电路原理，提出一种有效的小型化宽带Wilkinson功分器的设计方法。
通过构建三维低温共烧陶瓷（LTCC）模型，完成了功分器的仿真优化设计，实现的小型化功分器在1.2GHz~2.4GHz的频带范围内性能良好，其尺寸仅为4mm×2.5mm×2.4mm，克服了传统的采用多级级联方式所设计宽带Wilkinson功分器尺寸过大，难以满足通信设备小型化要求的不足。
关键词：低温共烧陶瓷；功分器；λ/4传输线；小型化Design of a LTCC Broadband Miniaturized Power DividerZHENG Kun（Nanjing Electronic Devices Institute，Nanjing，210016，CHN）Abstract：An efficient design method of broadband Wilkinson power divider miniaturization is put forward in this paper based on the λ/4 transmission line equivalent circuit theory. Simulation and optimization of power divider is completed by constructing a LTCC three-dimensional model. Ultimately，a miniaturized power divider is achieved，with the size of only 4mm×2.5mm×2.4mm，which has a good performance in the frequency range from 1.2GHz to 2.4GHz. And the disadvantage of traditional multi-stage cascade approach of designing broadband Wilkinson power divider which is unable to meet the requirement of communication equipment miniaturization is overcome.Key words：low temperature co-fired ceramic（LTCC）；power divider；λ/4 transmission line；miniaturization引言现代通信技术正朝着的小型化、高频化以及高度集成化的方向发展，以低温共烧陶瓷（LTCC）技术制备的无源元件具有品质因数高、稳定性好以及尺寸紧凑等优势，正因为如此，LTCC逐渐发展成为当前无源集成的主流技术[1]。
基于集成无源器件的小型化宽带功分器的设计
基于集成无源器件的小型化宽带功分器的设计基于集成无源器件的小型化宽带功分器的设计摘要：本文提出了一种基于集成无源器件的小型化宽带功分器的设计方案。
该功分器采用了无源器件，不需要外界电源，能够实现较高的继电比、宽带性能和精度。
在设计过程中，我们首先分析了宽带功分器的工作原理和结构特点，进而采用传输线的低通滤波器结构设计了功分器电路。
最后，我们使用ADS软件对所设计的功分器进行了仿真并进行了实验验证。
实验结果表明，该宽带功分器具有优秀的宽带性能和精度。
本研究为无线通信系统提供了一种简单、高效、稳定的功分器设计方案。
关键词：功分器、集成无源器件、传输线、宽带性能一、引言功分器是无线通信系统中广泛应用的一种天线分支器。
功分器由于其良好的分支性能和稳定性，已经成为了无线通信系统必不可少的组成部分。
现如今的无线通信系统需要同时支持多频段和多制式的通信，这就对功分器的宽带性能提出了更高的要求。
由于功分器本质上是一种被动器件，因此其性能取决于其设计参数和所采用的器件。
早期的功分器设计采用了大量的有源器件和复杂的算法，这限制了功分器在实际应用场景中的普及。
近年来，基于集成无源器件的功分器设计因其无需外界电源、较高的继电比、宽带性能和精度等优点而备受关注。
本文提出了一种基于集成无源器件的小型化宽带功分器的设计方案。
该功分器采用了L形结构和传输线的低通滤波器结构，能够实现较高的继电比、宽带性能和精度。
本研究使用ADS软件对所设计的功分器进行了仿真，并进行了实验验证。
结果表明，该宽带功分器具有优秀的宽带性能和精度，为无线通信系统提供了一种简单、高效、稳定的功分器设计方案。
二、宽带功分器的工作原理和结构特点宽带功分器是由两个分支阻抗相等的传输线和一个输出端口组成的被动网络。
功分器具有如下的特点：1）两个分支输出的信号电平大小相等；2）两个分支输出相位差为900；3）输入端口和输出端口间的反射系数较小。
传统的宽带功分器主要采用回路等效原理和K-电路，工作频带受到较大的限制。
新型小型化超宽带功率分配器的设计
智能智造与信息技新型小型化超宽带功率分配器的设计任健许敏超（中国电子科技集团公司第三十六研究所浙江嘉兴314001）摘要：功率分配器是无线通信系统中的重要微波无源器件。
本次研究将利用1/4波长、双段交叉短路对称耦合微带线、3/4波长折叠微带线并联的结构，来对双枝节传输线每个频率的宽带进行展宽处理，设计一种小型化超宽带功率分配器，利用全波仿真软件对其进行仿真分析，用以验证设计方法的准确性。
通过结果可见，此结构尺寸仅为22.00mm×33.45mm，各项参数均符合设计要求。
关键词：超宽带分配器小型对称耦合功率分配器中图分类号：TN626文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)07(a)-0093-04 Design of a New Miniaturized Ultra Wideband Power DistributorREN Jian XU Minchao(The36th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Jiaxing,ZhejiangProvince,314001China)Abstract:The power distributor is an important microwave passive component in wireless communication system.This study will use structure of1/4wavelength,double section cross short-circuit symmetrically coupled microstrip line and three quarter wavelength folded microstrip line in parallel to widen the broadband of each frequency of the double branch transmission line,and design a miniaturized UWB power distributor,the full wave simulation soft-ware is used to simulate and analyze it to verify the accuracy of the design method.The test results show that the size of the structure is only22.00mm×33.45mm,all parameters meet the design requirements.Key Words:UWB distributor;Small;Symmetrical coupling;Power distributor近年来，无线通信技术日新月异，微波通信技术和系统的应用也呈现出飞速发展的态势，进而导致了频率资源日趋进展，微波毫米电路设计逐渐向着高性能、小型化、低成本的方向发展，只有这样，才能够更加有利于微波通信的发展。
微波器件特性的研究宽带一分三功分器设计-电子信息工程毕业设计.doc
xx建筑大学毕业设计 (论文)课题微波器件特性的研究-宽带一分三功分器设计专业电子信息工程班级11城建电子2班学生姓名 xxx学号xxx指导教师xxx2015 年 06 月 08 日摘要本文对一个等分威尔金森功分器进行了仿真，分析了功分器的基本原理，介绍了ADS软件基本使用方法，并选择了频率范围：特性阻抗为50Ω工作在0.8GHz～3.2GHz 内反射损耗大于13dB，相邻端口的隔离度大于18dB选择合适的微波电路形式，综合出功率分配器的具体结构形式;借助于微波专业软件（ADS）进行仿真，根据分析结果修正设计参数；设计出符合要求的功率分配器。
先进行威尔金森功分器原理图的设计，再用ADS软件进行原理图仿真，得出的结论采用理论计算的结果作为功分器参数时，功分器并没有达到所需设计的指标，所以要对功分器的各个参数进行优化。
优化后所得到的最佳数据保存以后再进行功分器版图的仿真，各项指标基本达到设计所需的要求。
关键词：仿真，威尔金森功分器，ADS，优化ABSTRACTIn this paper a power dividers quintiles Wilkinson is simulated, and analyses the basic principle of power divider, introduces the basics of using ADS software, and the choice of the frequency range: characteristic impedance is 50 ohms in 0.8ghz to 3.2ghz reflection loss of 13dB, adjacent port isolation degree is larger than 18db choose the proper form of microwave circuit and integrated the actual structure of power divider; are simulation by means of microwave professional software (ads), according to the results of the analysis correction parameter design; design conforms to the requirements of the power divider. First Wilkinson power divider is schematic design, using ADS software for simulation schematic, concluded the theoretical calculation results as a power divider parameters, power divider and did not reach the required design index and so on power divider parameters were optimized. After the optimization, the best data is saved and the simulation of the power divider is kept, and the basic requirements of the design are basically achieved..Key words：Simulation Wilkinson Power dividers ADS optimization目录1 引言 (1)1.1 微波技术 (1)1.1.1 微波的概念 (1)1.1.2 微波的特点 (2)1.1.3微波的发展 (2)1.1.4微波的应用 (3)1.2 功分器的发展概述 (4)1.3本次设计的主要工作 (6)2 功分器的技术基础 (7)2.1基本工作原理 (7)2.1.1功分器的基本组成 (7)2.1.2 Wilkinson功分器 (7)2.2 功分器的技术指标 (9)2.2.2 功分器的设计 (10)3 ADS介绍 (11)3.1 ADS发展概述 (11)3.2 ADS 的仿真设计方法 (12)3.2.1.高频SPICE分析和卷积分析 (12)3．2.2.线性分析 (12)3．2.3.射频电路分析 (12)3.2.4.电磁仿真分析（Momentum） (13)3.3 ADS的辅助设计功能 (13)3.3.1.设计指南(Design Guide) (13)3.3.2.仿真向导（Simulation Wizard） (13)3.3.3.仿真结果显示模板（Simulation & Data Display Template） (14)3.4 ADS与其他EDA软件和测试设备间的连接 (14)3.4.1.SPICE电路转换器（SPICE Netlist Translator） (14)3.4.2电路与布局文件格式转换器(IFF Schematic and Layout Translator) . 143.5 ADS应用结论 (15)4 功分器的原理图设计、仿真与优化 (16)4.1等分威尔金森功分器的设计指标 (16)4.2建立工程与设计原理图 (16)4.2.1建立工程 (16)4.2.2设计原理图 (17)4.3基本参数设置 (20)4.4功分器原理图仿真 (23)5 功分器版图的生成与仿真 (25)5.1功分器版图的生成 (25)5.2功分器版图的仿真 (27)6 结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)微波器件特性的研究——宽带一分三功分器的设计电子与信息工程学院电子信息工程专业11城建电子2班汪邦鸣指导老师吴东升1 引言1.1 微波技术1.1.1 微波的概念近年来,在无线电通信等应用中,不断使用越来越短的电磁波,如长波、中波、短波、超短波、微波、亚毫米波直到光波。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
●
■
…
■
口
Ｆｒｕｑｕ￣ ￣‘ｑ 岫
图 ４：原理 图仿真结 果图
Ｚ０３＝ｚ０（（１＋ｋ２）／ｋ３） 由于 ｕ，与 ｕ 等 幅 ，同相 ，在 ②端 口和
③端 口间跨接 一只 电阻 ｒ，并不影响功分 器的 性 能。当② 、③端 口外接负载不等于 和 时 ，
第一节传 输线的特性 阻抗 Ｚ ＝５９．９９Ｄ，并
取 Ｒ２＝ｋＺ０，则 Ｒ３＝Ｚ 。
不论是 隔离度 还是输入驻波 比都将变差 ，故功 联 的隔离 电阻 Ｒ１＝２６５．８１５Ｑ
由 条件 （２）， 即① 端 口无 反 射， 所 以 分器 的工作 带宽比较 窄。为 了增宽频带可采用
第二节传 输线的特性 阻抗 Ｚ２＝８３．３５ｆ２，并
要 求 由 ｚ砬与 ｚ 并联 而 成 的 总 输入 阻抗 等 多节功分器相级联 。
联的隔离 电阻 Ｒ２＝９３．２１５Ｑ
于 Ｚ０。 由于 在 中 心频 率 ０－－￣／２，Ｚ。ｌｌ２＝Ｚ０２２ ，
以上是理论 分析，下 面介绍 用 ＭｗＯ伍ｃｅ
选择 Ｒ１＝２７０￣，Ｒ２＝１００Ｑ
ｚ ＝ｚ０３ ／Ｉ 为纯 电阻，则
ｚ ｎ２＝ＲＪＺｏ２＝．Ｚｏ３２／Ｒ３＝Ｉ／ｋ２
驻波 ＜１．３。
由 以上 二式可解 得 ｚ０２＝ （ｋ（１＋ｋ２）） ，
输入输 出端 口传 输线的特性阻抗 Ｚｏ＝５０１２
＜＜下转 ９４页
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 电子技术与软件工程 ·９３
如由条件 （１）要求输 出功 率比为 Ｐ ，＝１／ｋ２ 则 Ｕ２２／２Ｒ２ｋ２＝Ｕ３２／２Ｒ３
负载会产生功率反射 ，这 时 电阻 ｒ可 以起到隔 离② 、③端 口的作用。当两路功分器工作在中
图 ５： 功 分 器 １ａｙｏｕｔ图
按 条 件 （３）， 由上 式 可 得 Ｒ２＝ｋ Ｒ３。若 心频率 时，它的特性是理想的，一旦频率偏移 ，
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ· 电子技术
一 种 宽带功分器 的设计
文 ／王 建 朝
本 文介 绍 了功分 器 的原 理， 用 软 件 ＭＷＯｆｆｉｃｅ对 ４～ ５ＧＨｚ的 两路 功 分 器进行 设计 和仿 真 ，并 对 实际产 品 进行 测试 ，符合 设计 指 标 。
Ｐ
０－￣／２，它们之间没有耦合 。
－
ｋ～
、
●
，
功 分器应满 足下 列条件： （１）②端 口和 ③ 端 口的输 出功 率 比可 为任意 指定值 ； （２） ① 端 口无 反射： （３）②端 口和⑧ 端 口的输 出 电压等幅 同相 。由这些条件 可确定 ｚ 、ｚ 及 Ｒ２、Ｒ３。
关键词 】模拟用 户 测试
前 言
随着 全球 气候 变暖 节能 环保 的形 势越
来越紧迫 ，各 国政府对 电器产 品的能耗 要求 也 越来越重视 。因此越来愈 多的国家对其在本 国 出售 的电器产 品提 出了节 能要求 。而家用 电冰 箱产 品的 能耗约 占家 电总 耗 电量 的 ５０％，在 提高冰箱类制冷产 品的能源效率 迫在眉 睫的情 况下 ＩＥＣ６２５５２．２０１５版发布 了。据统计 中国冰 箱 产量 占世界 总产量 的 １６％ 位居全 球 首位。 ２０１４年 冰箱 总产量 为 ７５８１．９万 台，其 中出 口 ２２９９．２万 台。新标准 的发布势必对 国内冰箱类 制冷器具生产商造成极大 的影响 。
的仿真过程和结果 。
在仿真软件 ＭＷＯｆｉｃｅ中，先输入 阻抗 ，
Ｙｏ＝１／Ｚ０＝Ｒ２／Ｚ０／＋ＲＪＺｏ３
我们要仿 真的功分器 频率为 ４￣５ＧＨｚ，等 算出相应微带线的宽度 。选择好板材 的介 电常
如 以输入 电阻表 示功率 比，则 Ｐ ／Ｐ ＝Ｚｉｎ３／ 功率分配，传输损耗 ＜３．４ｄＢ，隔离度 ＞２０ｄＢ， 数，开始放置微带线 的模型 ，搭建功分器 的电
２ 原理和仿 真
图 ２是微 带三 端 口功 分器 原理 图。信 号
图 ３： 电路 结构 图
由①端 口 （所 接传 输线 的特 性 阻抗为 Ｚｏ）输 入 ，分 别经过特性阻抗 为 ｚ ｚ 的两段微带
目《 ： ／
‘
线 从②和 ③端 口输 出，负载 电阻分别为 Ｒ２及 －
—
＆ 。两段 端传 输线 在 中心频 率 时 电长度 均为
子技术 · Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＩＥＣ６２５５２－２０１５版本 电冰 箱的耗 能检测 方法的研 究
文／余轩 麦健荣 刘华兴 周锦波
国 际 冰 箱 性 能 测 试 标 准 ＩＥＣ６２５５２－２０１ ５已经 发 布 ，该 标 准 在 能耗 测 试 方法 上与 旧版 差异 非 常 大。 旧标 准只 需要 在 ２５℃ 下进 行 测量 ，新标 准则 需要 在 １６℃和 ３２℃两个 环境 温度 下进 行 并分 别 累计 天数 来 计 算年耗 电量。新 标 准还 增加 了总年 耗 电量 的定 义 ， 模 拟 用 户使 用 的装 载试验 ，并 且 年装 载耗 电量 参 与计 算 总年耗 电 量。 由于 标准 对在 进行 装 载测 试 过 程 进 行 了 严 格 的 要 求 ， 为 了 更 加 严 谨 的操作 研 究 了配套 使用 的 开 关 门装载 试验 装 置，并 对新 旧 标 准 测 试 结 果 进 行 了比 对
— —— —— —
【关键词 】功分器 宽频带 ｌｄＷ０ｆｆｉｃｅ微 带线
Ｐ２
Ｐ
２
图 １：功率分配合成
．２ ５６
图 ２：微带三端 口功分器原理 图
１ 引 言
在微 波 电路 中，功率 分配 器是 将输 入信 号功率分成相等或不等的几路功率输 出的一种 多端 口无源网络 ，进行功率分配或功率合成 ， 如图 １所示，微带线的功率分配器实现简单 ， 在 实际工程应 用中会 得到广泛的应用 。本文设 计 了一种 ４～ ５ＧＨｚ的两路功 分器 ，并用微波 仿真软件 ＭＷＯｆｉｃｅ进行设计仿真 。